Глаз зеркальный гребешка Pecten. Глаза гребешка, одного из моллюсков

Создание, изображенное на фотографии, - это , называемый гребешком. Присмотритесь к фотографии. Заметили ли вы маленькие яркие точки, размещенные вдоль краев животного? Удивились бы вы, если бы вам сказали, что эти голубые точечки являются глазами?

Как бы удивительно это не было, но каждая из синих точек является настоящим глазом, принадлежащим созданию на фотографии. Эти глаза, чей размер составляет всего 1 мм, позволяют животному убегать от своих врагов.

Каждый из этих крошечных глаз гребешка имеет свой собственный хрусталик и сетчатку. Хрусталики этих глаз служат для сбора и фокусировки света. И все же, этим созданиям не достает зрительного центра в их мозгу. Другими словами, образы, фокусируемые их глазами, не видны в их мозгу так, как видят нормальные глаза. Ученые, изучающие этого моллюска, предполагают, что эти удивительные глаза не могут формировать изображение. Для чего же тогда они предназначены?

Гребешки используют их для отличения света от темноты, получая, таким образом, возможность передвигаться с песчаных мест к зеленым. Более того, их крошечные глаза достаточно чувствительны, чтобы позволить гребешкам распознавать движения, происходящие вокруг них. Используя эту ценную способность, гребешок может убегать от хищников.

Около 60 маленьких ярких синих глаз расположены вряд вдоль края мантии моллюска для улавливания движений, света и темноты. Гребешок может легко отрастить заново любой потерянный или поврежденный глаз. Хотя эти глаза и не могут, возможно, формировать четкие изображения, но способность замечать объекты, двигающиеся со скоростью одного из хищников, позволяет моллюску спасать свою ракушку, быстро закрывая ее или уплывая.

Гребешки имеют удивительную черту, отсутствующую у других моллюсков - способность плавать, продвигая себя от опасности посредством сокращения мощных мышц и "хлопая" затворками раковины, выталкивая воду через отверстия на обоих сторонах замка раковины. Они могут двигаться вперед и назад, делать повороты, выравнивать свое положение. Гребешки плывут особенно быстро, когда сталкиваются с хищником. В других случаях, когда им ничего не угрожает, эти моллюски довольно неподвижно сидят на дне моря и питаются, отфильтровывая микроорганизмы из воды.

Многочисленные мясистые щупики выходят из мантии, на этой фотографии их вид напоминает, скорее, грозные зубы. Но в реальной жизни они играют роль чувствительных антенн, помогая гребешку распознавать опасность и инициировать захлопывание ракушки. Они служат чем-то наподобие сита, предотвращая попадание внутрь крупных частиц.

Мясистая мантия, покрывающая ракушку гребешка, огораживает внутреннее пространство (мантийная полость), где находятся жабры и висцеральная масса. Движение микроскопических волосков (реснички) на жабрах создает водные течения. Вода движется через мантийную полость вдоль жабр, принося кислород и микроскопические питательные частички. Питательные частички, пойманные на поверхности жабр, транспортируются волосками ко рту.

Florida"s Fabulous Seashells, World Publications, FL, 1999, p. 15.

Двести глаз морского гребешка устроены как телескопы. Что бы выяснить это, ученые заморозили глаза морских гребешков и рассмотрели их под микроскопом. Оказалось, что…это вогнутые зеркала, скрытые в каждом из двух сотен глаз, известного многим скорее как деликатес моллюска, работают как телескопы. Статья об исследовании опубликована в журнале Science.

Эти голубые шарики, похожие на бисер,- глаза. Их может быть до 200 штук!

В живой природе такой принцип обычно используется для создания необычной окраски покровов тела, а не в органах зрения. Эта система отличает морских гребешков от большинства животных, у которых свет преломляется, проходя сквозь линзы (например, у человека и других позвоночных это хрусталик, а у многих беспозвоночных эту роль выполняют фасетки).

Имеется также очень любопытное предположение, что свет, преломляясь через глазки, освещает изнутри мантийную полость и играет некоторую роль в обмене веществ, способствуя использованию световой энергии. Некоторые западные исследователи даже именуют глазки гребешков «гелиофагами», т.е. «солнцеедами».

В целом принцип работы глаз моллюска оказался примерно таким же, как у рефлекторных телескопов, в которых тоже есть сложная система зеркал.

В глазах гребешка есть хрусталик, два слоя сетчатки и вогнутая светоотражающая поверхность, так называемые «зеркала».

Первая сетчатка отвечает за боковое зрение, а вторая обеспечивает обзор области прямо перед ним. Периферическое зрение помогает моллюску ориентироваться в пространстве, когда он плывет.

В других источниках пишут, что одна сетчатка воспринимает повышение освещенности, другая- снижение. Мозгов у гребешка нет, поэтому он видит не как мы. Зрения ему хватает, чтобы отличить свет от тени, пустыню от зелени и заметить своего главного врага- морскую звезду. В случае опасности гребешок захлапывает створки или убегает.

У морского гребешка есть механизм, усиливающий чувствительность каждого глаза при недостаточной освещенности. Гребешки легко восстанавливают утраченный или раненый глаз.

Многочисленные мясистые щупальца простираются от мантии, и выглядят угрожающие как зубы. Эти щупальца играют сенсорную роль, помогая предупреждать гребешка об опасности, и они служат своего рода ситом для предотвращения попадания крупных частиц в мантийную полость.

В Черном море живет лишь один черноморский гребешок Chlamys (Flexopecten) glaber ponticus — подвид средиземноморского гребешка. Его небольшая (до 5 см) раковина, ярко окрашенная в желтый, розовый и другие цвета, с небольшим количеством ребер, известна всем, кто бывал на берегах Черного моря. Черноморский гребешок обитает на глубине 50—60 м, главным образом в биоценозе ракушечника, вместе с венусами, тапесами, модиолами и сердцевидками.

У большого гребешка около 100 простых глазок, хотя их число непостоянно даже в пределах одного вида. Глазки расположены в 2 ряда по средней складке мантийного края словно бусы на ниточке.

Морские гребешки имеют до 100 простых глаз.

Голубые глаза гребешка крупным планом (фото B. Capman)

Эти фоторецепторы помогают гребешку избегать хищников и ориентироваться при плавании.

Имеется также очень любопытное предположение, что свет, преломляясь через глазки, освещает изнутри мантийную полость и играет некоторую роль в обмене веществ, способствуя использованию световой энергии. Некоторые западные исследователи даже именуют глазки гребешков «гелиофагами», т.е. «солнцеедами».

Видео: Сказки на ночь. Сборник 1000 сказок - мультик

Когда морской гребешок кормится, лежа на дне и раскрыв створки раковины, его глаза постоянно обозревают все вокруг. Каждый глаз имеет по 2 сетчатки: одна чувствительна к повышению интенсивности света, другая - к понижению. У морского гребешка есть механизм, усиливающий чувствительность каждого глаза при недостаточной освещенности.

В отличие от мидий и сердцевидок, гребешок способен плавать, выталкивая воду из полости раковины вблизи замка. Он продвигается в направлении, в котором открываются створки.

Глазки гребешка могут видеть лишь на небольшом расстоянии, улавливая изменение интенсивности света но этого достаточно, чтобы заметить опасность и захлопнуть створки. Когда главный враг гребешков - морская звезда, приблизится почти вплотную, моллюск скачком «обращается в бегство», поочередно открывая и закрывая створки раковины и используя глаза для ориентации в воде.

В Черном море живет лишь один черноморский гребешок Chlamys (Flexopecten) glaber ponticus - подвид средиземноморского гребешка. Его небольшая (до 5 см) раковина, ярко окрашенная в желтый, розовый и другие цвета, с небольшим количеством ребер, известна всем, кто бывал на берегах Черного моря. Черноморский гребешок обитает на глубине 50-60 м, главным образом в биоценозе ракушечника, вместе с венусами, тапесами, модиолами и сердцевидками.

Гребешки легко восстанавливают утраченный или раненый глаз.

Многочисленные мясистые щупальца простираются от мантии, и выглядят угрожающие как зубы. Эти щупальца играют сенсорную роль, помогая предупреждать гребешка об опасности, и они служат своего рода ситом для предотвращения попадания крупных частиц в мантийную полость.

Ученые заморозили глаза морских гребешков и рассмотрели их под микроскопом. Оказалось, что вогнутые зеркала, скрытые в каждом из двух сотен глаз известного многим скорее как деликатес моллюска, работают как телескопы. Статья об исследовании опубликована в журнале Science.

В живой природе такой принцип обычно используется для создания необычной окраски покровов тела, а не в органах зрения. Эта система отличает морских гребешков от большинства животных, у которых свет преломляется, проходя сквозь линзы (например, у человека и других позвоночных это хрусталик, а у многих беспозвоночных эту роль выполняют фасетки).

Морской гребешок Pecten maximu демонстрирует часть из множества своих глаз

Ceri Jones/Haven Diving Services

С 1960-х годов ученым было известно, что двустворчатые моллюски морские гребешки (семейство Pectinidae ) видят с помощью своеобразных вогнутых зеркал. Они отражают свет, падающий на сетчатки гребешков (в каждом глазу их по две). Но на этом, как выяснилось, необычные особенности зрительных органов у этих двустворчатых моллюсков не заканчиваются. Зеркала в глазах моллюсков оказались не простыми, а многослойными образованиями, состоящими из кристаллов гуанина. Рассмотреть их в деталях раньше не удавалось, так как работа с просвечивающими электронными микроскопами, которая подразумевает испарение всей воды, разрушала хрупкие глаза моллюсков. Поэтому ученые из Израиля и Швеции использовали криоэлектронную микроскопию, чтобы изучить 3D-структуры в глазах крупного морского гребешка вида Pecten maximus .

Они выяснили, что у моллюска слои гуанина, которых в каждом зеркале оказалось по два-три десятка, разделены прослойками цитоплазмы. Каждый слой состоит из лежащих внахлест одинаковых квадратных кристаллов, напоминающих черепицу. Вся эта конструкция может двигаться и фокусирует свет на двух сетчатках моллюска, которые расположены в каждом из двух сотен глаз одна поверх другой. Первая сетчатка отвечает за боковое зрение, а вторая обеспечивает обзор области прямо перед ним. Периферическое зрение помогает моллюску ориентироваться в пространстве, когда он плывет.

Приближенный взгляд на глаз морского гребешка

В целом принцип работы глаз моллюска оказался примерно таким же, как у рефлекторных телескопов, в которых тоже есть сложная система зеркал.

Гуаниновые кристаллы и слои цитоплазмы часто используются в живой природе для создания зеркал и так называемого структурного цвета. С их помощью некоторые пауки получают белую окраску, они же делают чешуйки некоторых видов рыб и панцири планктонных ракообразных яркими и переливающимися. Однако фокусировка света в глазах с помощью гуаниновых кристаллов, пожалуй, самая сложная их функция.

Шахматная доска глазами морского гребешка в зависимости от угла падения света

Оптическая система глаз морских гребешков включает в себя вогнутое зеркало, которое отражает и фокусирует свет. Ученые показали, что эти зеркала многослойные и состоят из стопок кристаллов гуанина. По мнению авторов работы, знания о природных зеркалах с такой структурой помогут улучшить технологии создания оптических приборов - например, телескопов. Также в статье, опубликованной в Science, исследователи описали модель формирования изображения в глазах моллюска

У морских гребешков - съедобных двустворчатых моллюсков - больше двух сотен глаз. Глаза расположены по краю мантии моллюска и устроены не так, как у людей. Если у нас свет фокусируется на сетчатке при помощи линзы, в роли которой выступает хрусталик, у моллюсков свет собирается при помощи вогнутого зеркального слоя. Подобное устройство глаза также характерно для глубоководных рыб и ракообразных.

Глаза морского гребешка

Benjamin A. Palmer et al / Science 2017

Сам зеркальный слой состоит из кристаллов гуанина - вещества, которое служит одним из четырех оснований в ДНК. Использование таких кристаллов в качестве оптического материала не уникально в природе - они участвуют в создании радужной расцветки панциря некоторых планктонных рачков и чешуи тропических рыб.

Несмотря на то, что о существовании зеркальных глаз у моллюсков ученым известно более двухсот лет, детальную структуру зеркального слоя удалось рассмотреть только сейчас. Исследователи из института Вейцмана в Реховоте (Израиль) при помощи криоэлектронной сканирующей микроскопии изучили ультраструктуру зеркального слоя глаза морского гребешка Pecten maximus .

Зеркало состоит из 20-30 слоев, каждый из которых сложен из точно подогнанных пластинок. Пластинки представляют из себя квадратные кристаллы шириной в микрон. Верхние слои кристаллов лежат на нижних таким образом, что образуются ровные стопки. Судя по наличию четкой структуры по всему зеркальному слою, рост кристаллов строго контролируется.

Сегментированное зеркало в глазу морского гребешка

Benjamin A. Palmer et al / Science 2017

Сетчатка у гребешков тоже устроена необычно - она двуслойная, причем верхний слой состоит из клеток, которые очень похожи на фоторецепторы млекопитающих. Ученые при помощи моделирования работы оптической системы моллюска предположили, что два слоя сетчатки играют роль в создании центрального и периферического фрагментов изображения. В зависимости от того, под каким углом на зеркало падает свет, он преимущественно фокусируется на одном из слоев.

Что интересно, оптическая система гребешка очень напоминает сегментированные зеркала, которые используются в зеркальных телескопах. Даже большие космические телескопы используют зеркала для фокусировки волн. К примеру, «Джеймса Уэбба», который должны запустить в 2018 году, состоит из 18 шестиугольных сегментов, а его диаметр составляет 6,5 метров, что почти в три раза больше, чем у телескопа «Хаббл».